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第1章 绪论 1

1.1 电力系统的基本概念 1

1.1.1 电力系统的组成 1

1.1.2 建立大型联合电力系统的优点 2

1.1.3 电力系统运行的特点 3

1.1.4 对电力系统的基本要求 4

1.2 电能的生产过程 5

1.2.1 火力发电厂 5

1.2.2 水力发电厂 6

1.2.3 核电厂 8

1.2.4 新能源电厂 10

1.3 电力系统电压等级 11

1.4 我国电力工业发展状况和前景 13

思考题与习题 15

第2章 电力负荷计算 17

2.1 电力负荷与负荷曲线 17

2.1.1 负荷分级及供电要求 17

2.1.2 用电设备的工作制 18

2.1.3 负荷曲线 18

2.1.4 与负荷曲线相关的重要物理量 20

2.2 计算负荷的意义 21

2.3 确定计算负荷的方法 22

2.3.1 按需要系数法确定计算负荷 22

2.3.2 按二项式系数法确定计算负荷 26

2.4 尖峰电流的计算 28

2.4.1 单台用电设备尖峰电流的计算 29

2.4.2 多台用电设备尖峰电流的计算 29

2.4.3 用电设备同时自启动尖峰电流的计算 29

2.5 无功功率补偿 30

2.5.1 基本概念 30

2.5.2 功率因数的计算 30

2.5.3 提高功率因数的方法 31

2.5.4 电容器并联补偿的原理 32

2.5.5 电容器补偿方式 33

2.5.6 补偿容量的计算 34

思考题与习题 35

第3章 电力系统的一次接线 37

3.1 电力网的接线方式 37

3.1.1 对电力网接线的基本要求 37

3.1.2 无备用接线方式 37

3.1.3 有备用接线方式 38

3.2 发电厂、变电所的电气主接线 39

3.2.1 对电气主接线的基本要求 40

3.2.2 主接线的基本形式 41

3.2.3 发电厂、变电所典型的主接线形式 48

3.3 中性点接地方式 53

3.3.1 中性点不接地 53

3.3.2 中性点经消弧线圈接地 55

3.3.3 中性点直接接地 57

思考题与习题 58

第4章 电力系统稳态计算基础 60

4.1 电力系统元件参数及等值电路 60

4.1.1 电力线路的结构及等值电路 60

4.1.2 变压器的参数和等值电路 73

4.1.3 发电机和负荷的参数及等值电路 81

4.2 简单电力网的潮流计算 82

4.2.1 电压降落、电压损耗和电压偏移 83

4.2.2 功率损耗 88

4.2.3 开式电力网潮流计算 90

4.2.4 两端供电网潮流计算 97

4.2.5 多级电压闭式网潮流计算 103

4.3 输电线路导线截面的选择 105

4.3.1 导线截面选择的基本原则 105

4.3.2 按发热条件选择导线截面 106

4.3.3 按允许电压损耗选择导线截面 107

4.3.4 按经济电流密度选择导线截面 109

4.4 电力网的电能损耗 110

4.4.1 电力网的电能损耗和损耗率 110

4.4.2 电力网的降损措施 115

思考题与习题 118

第5章 电力系统暂态分析基础 120

5.1 短路的基本概念 120

5.1.1 短路原因和后果 120

5.1.2 短路种类 121

5.1.3 短路计算的意义 121

5.1.4 短路计算的假设 122

5.2 标幺值 122

5.2.1 标幺值的概念 122

5.2.2 不同基准标幺值之间的换算 123

5.2.3 电力系统元件电抗标幺值的计算 124

5.2.4 不同电压等级电抗标幺值的计算 124

5.2.5 短路回路总电抗标幺值的计算 125

5.3 电力网络的变换与化简 125

5.3.1 网络变换 125

5.3.2 利用网络的对称性化简 127

5.3.3 转移阻抗 128

5.4 无限大容量电源系统三相短路电流计算 129

5.4.1 无限大容量系统三相短路的物理过程 130

5.4.2 三相短路的冲击电流的计算 131

5.4.3 三相短路冲击电流有效值的计算 132

5.4.4 三相短路稳态短路电流的计算 133

5.4.5 三相短路的短路容量计算 133

5.5 有限容量系统三相短路电流的实用计算 135

5.5.1 有限容量系统三相短路的物理过程 135

5.5.2 起始次暂态电流和冲击电流的计算 136

5.5.3 应用运算曲线法求不同时刻的短路电流 142

5.6 不对称故障的分析计算基础 148

5.6.1 对称分量法 148

5.6.2 元件的序电抗 153

5.6.3 简单不对称故障的分析计算 159

5.7 低压电网短路电流计算 165

5.7.1 低压电网短路特点 165

5.7.2 低压电网元件阻抗 165

5.7.3 低压电网三相短路电流计算 166

5.7.4 低压电网两相短路电流计算 167

5.7.5 低压电网单相短路电流计算 167

5.8 短路电流的效应 168

5.8.1 短路电流的力效应 168

5.8.2 短路电流的热效应 170

思考题与习题 175

第6章 电力系统稳定性概论 178

6.1 电力系统稳定性的基本概念 178

6.1.1 稳定性定义 178

6.1.2 稳定性分类 179

6.2 电力系统的机电特性 180

6.2.1 同步发电机的转子运动方程 180

6.2.2 电力系统的功率特性 182

6.3 电力系统的静态稳定性 184

6.3.1 静态稳定分析基础 184

6.3.2 提高系统静态稳定性的措施 185

6.4 电力系统的暂态稳定性 187

6.4.1 暂态稳定性分析的基本假设 187

6.4.2 简单电力系统暂态稳定性分析 188

6.4.3 等面积定则 190

6.4.4 提高系统暂态稳定性的措施 192

思考题与习题 195

第7章 发电厂及变电所一次设备 196

7.1 电气设备选择的一般条件 196

7.1.1 按正常工作条件选择 196

7.1.2 按短路情况校验 197

7.1.3 主要电气设备的选择和校验项目 198

7.2 开关电器的灭弧原理 199

7.2.1 交流电弧的产生与熄灭 199

7.2.2 开关电器的灭弧方法 201

7.3 高低压开关电器 203

7.3.1 高压断路器 203

7.3.2 高压隔离开关 205

7.3.3 高压负荷开关 206

7.3.4 低压开关电器 207

7.4 高低压保护电器和限流电器 212

7.4.1 高压熔断器 212

7.4.2 低压熔断器 214

7.4.3 限流电抗器 216

7.5 互感器 218

7.5.1 互感器的作用 218

7.5.2 电流互感器 218

7.5.3 电压互感器 223

7.6 电力变压器 227

7.6.1 电力变压器的常用类型 227

7.6.2 电力变压器的过负荷能力 228

7.6.3 发电厂、变电所主变压器台数和容量的选择 229

7.7 配电装置简介 231

7.7.1 对配电装置的基本要求 231

7.7.2 配电装置的类型、特点及应用 231

7.7.3 配电装置的设计原则 232

思考题与习题 233

第8章 电力系统继电保护基础 234

8.1 继电保护的基本知识 234

8.1.1 继电保护的作用 234

8.1.2 继电保护的基本原理 234

8.1.3 对继电保护的基本要求 235

8.1.4 常用保护继电器及操作电源 236

8.2 单侧电源线路相间短路的电流电压保护 238

8.2.1 电流速断保护 238

8.2.2 电流电压连锁速断保护 240

8.2.3 限时电流速断保护 241

8.2.4 定时限过电流保护 242

8.2.5 低电压闭锁的过电流保护 244

8.2.6 三段式电流保护 245

8.3 电网的方向电流保护简介 248

8.3.1 方向电流保护的基本原理 248

8.3.2 功率方向保护原理接线图 249

8.4 距离保护简介 250

8.4.1 距离保护的基本原理 250

8.4.2 距离保护的时限特性 250

8.4.3 距离保护的主要组成元件 251

8.5 输电线路的接地保护 251

8.5.1 接地故障概述 251

8.5.2 大接地电流系统中的接地保护 252

8.5.3 小接地电流系统的接地保护 256

8.6 电力变压器保护 257

8.6.1 电力变压器的故障及不正常工作状态 257

8.6.2 瓦斯保护 258

8.6.3 变压器的纵差动保护 259

8.6.4 电流速断保护 262

8.6.5 变压器相间短路的后备保护 263

8.6.6 过负荷保护 265

8.6.7 变压器的接地保护 265

8.6.8 变压器保护的配置 267

8.7 高压电动机保护 269

8.7.1 高压电动机的故障类型和保护配置 269

8.7.2 高压电动机的相间短路保护 269

8.7.3 高压电动机的单相接地保护 270

8.7.4 高压电动机的过负荷保护 270

8.7.5 电动机的低电压保护 271

8.8 备用电源自投装置和自动重合闸装置 272

8.8.1 三相自动重合闸装置 272

8.8.2 备用电源自投装置 275

8.9 数字式继电保护技术简介 277

8.9.1 引言 277

8.9.2 数字式保护装置硬件基本构成 277

8.9.3 数字式保护装置软件基本构成 280

思考题与习题 282

第9章 电力系统过电压及防护 284

9.1 电力系统过电压及分类 284

9.2 雷电过电压及防雷保护 284

9.2.1 雷电的形成和危害 284

9.2.2 雷电参数 285

9.2.3 防雷装置 288

9.2.4 架空输电线路和变电所防雷 293

9.3 操作过电压及防护 295

9.3.1 概述 295

9.3.2 空载线路合闸过电压 296

9.3.3 切除空载线路过电压 298

9.3.4 切除空载变压器过电压 299

9.3.5 间歇电弧接地过电压 300

9.3.6 操作过电压的防护 303

9.4 电力系统接地 304

9.4.1 接地的概念 304

9.4.2 接地的类型 306

9.4.3 接地装置 309

9.4.4 接地电阻的计算 310

9.4.5 降低接地电阻的措施 311

思考题与习题 311

附录 相关数据表格 313

参考文献 339